Den Pelton turbin , også kjent som den tangentiale hydrauliske hjulet eller Peltonhjul, ble oppfunnet av den amerikanske Lester Allen Pelton på 1870-tallet. Selv om flere typer turbiner ble opprettet før den Pelton-typen, er det fremdeles den mest brukte for tiden for sin effektivitet.
Det er en impulsturbin eller hydraulisk turbin som har en enkel og kompakt design, har formen som et hjul, hovedsakelig sammensatt av bøtter, avbøyere eller delte bevegelige kniver, plassert rundt periferien.
Bladene kan plasseres enkeltvis eller festes til det sentrale navet, eller hele hjulet kan monteres i ett komplett stykke. For å fungere konverterer den væskens energi i bevegelse, som genereres når en høyhastighets stråle av vann treffer de bevegelige bladene, og får den til å rotere og begynne å operere.
Det brukes vanligvis til å produsere strøm i vannkraftverk, der det tilgjengelige vannbeholderen ligger i en viss høyde over turbinen.
Historie
Hydrauliske hjul ble født fra de første hjulene som ble brukt til å trekke vann fra elver og ble beveget av innsats fra mennesker eller dyr.
Disse hjulene dateres tilbake til det 2. århundre f.Kr., da padler ble lagt til omkretsen av hjulet. Hydrauliske hjul begynte å bli brukt når muligheten for å utnytte strømmen til strømmer for å betjene andre maskiner, i dag kjent som turbomachines eller hydrauliske maskiner, ble oppdaget.
Impulsturbinen av Pelton-typen dukket ikke opp før i 1870, da gruvearbeideren Lester Allen Pelton av amerikansk opprinnelse implementerte den første mekanismen med hjul for å trekke vann, lik en kvern, og deretter implementerte han dampmaskiner.
Disse mekanismene begynte å mislykkes i driften. Derfra kom Pelton på ideen om å designe hydrauliske hjul med kniver eller kniver som mottar støtet fra vannet i høy hastighet.
Han observerte at strålen slo på kanten av knivene i stedet for i sentrum, og som et resultat av at vannstrømmen gikk ut i motsatt retning og turbinen satte fart, og ble en mer effektiv metode. Dette faktum er basert på prinsippet som den kinetiske energien som produseres av strålen blir bevart og kan brukes til å generere elektrisk energi.
Pelton regnes som vannkraftens far, for sitt betydelige bidrag til utvikling av vannkraft rundt om i verden. Oppfinnelsen hans på slutten av 1870-tallet, kalt av seg selv Pelton Runner, ble anerkjent som den mest effektive impulsturbinutformingen.
Senere patenterte Lester Pelton hjulet hans og i 1888 dannet Pelton Water Wheel Company i San Francisco. "Pelton" er et varemerke for selskapets produkter, men begrepet brukes for å identifisere lignende impulsturbiner.
Senere dukket det opp nye design, slik som Turgo-turbinen patenterte i 1919, og Banki-turbinen inspirert av Pelton-hjulmodellen.
Drift av Pelton-turbinen
Det er to typer turbiner: reaksjonsturbin og impulsturbin. I en reaksjonsturbin foregår dreneringen under trykket fra et lukket kammer; for eksempel en enkel hagesprinkler.
I impulsturbinen av Pelton-typen, driver de rotasjonsbevegelsen til turbinen, og omdanner kinetisk energi til dynamisk energi når bøttene som befinner seg i periferien av hjulet direkte mottar vannet med høy hastighet.
Selv om både kinetisk energi og trykkenergi brukes i reaksjonsturbinen, og selv om all energien som leveres i en impulsturbin er kinetisk, avhenger derfor driften av begge turbinene av en endring i vannets hastighet, slik at det utøver en dynamisk kraft på nevnte roterende element.
applikasjon
Det er et stort utvalg av turbiner i forskjellige størrelser på markedet, men det anbefales å bruke Pelton-typen turbiner i høyder fra 300 til 700 meter eller mer.
Små turbiner brukes til husholdningsformål. Takket være den dynamiske energien som genereres av vannets hastighet, kan den lett produsere elektrisk energi på en slik måte at disse turbinene stort sett blir brukt til drift av vannkraftverk.
For eksempel Bieudron vannkraftverk i Grande Dixence damkompleks som ligger i de sveitsiske alpene i kantonen Valais, Sveits.
Dette anlegget startet sin produksjon i 1998, med to verdensrekorder: det har den kraftigste Pelton-turbinen i verden og det høyeste hodet som brukes til å produsere vannkraft.
Anlegget rommer tre Pelton-turbiner, hver av dem opererer i en høyde på omtrent 1869 meter og en strømningshastighet på 25 kubikkmeter per sekund, og arbeider med en virkningsgrad over 92%.
I desember 2000 brøt porten til Cleuson-Dixence-demningen, som mater Pelton-turbinene ved Bieudron, rundt 1.234 meter og tvang nedstengning av kraftverket.
Bruddet var 9 meter langt med 60 centimeter bredt, noe som fikk strømmen gjennom bruddet til å overstige 150 kubikkmeter per sekund, det vil si at den hadde en hurtig frigjøring av en stor mengde vann ved høyt trykk og ødela passasjen ca 100 hektar med beite, frukthager, skoger, vasking av forskjellige hytter og fjøs som ligger rundt dette området.
De gjennomførte en stor etterforskning av ulykken, som et resultat at de nesten fullstendig omarbeidet penstocken. Hovedårsaken til bruddet er fremdeles ukjent.
Omdesignet krevde forbedringer av rørforingen og jordforbedring rundt pennestokken for å redusere vannstrømmen mellom røret og berget.
Den skadede delen av pennestokken ble omdirigert fra forrige sted for å finne ny berg som var mer stabil. Byggingen av den redesignede porten ble fullført i 2009.
Bieudron-anlegget var ikke i drift etter denne ulykken før det var fullt operativt i januar 2010.
referanser
- Penton Wheel. Wikipedia, gratis leksikon. Gjenopprettet: en.wikipedia.org
- Pelton-turbin. Wikipedia, gratis leksikon. Gjenopprettet fra es.wikipedia.org
- Lester Allen Pelton. Wikipedia, gratis leksikon. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org
- Bieudron vannkraftverk. Wikipedia, gratis leksikon. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org
- Pelton og Turgo turbiner. Fornybar først. Gjenopprettet fra renewablesfirst.co.uk
- Hanania J., Stenhouse K., og Jason Donev J. Pelton Turbine. Energy Education Encyclopedia. Gjenopprettet fra energyeducation.ca
- Pelton Turbine - Arbeids- og designaspekter. Lær engineering. Gjenopprettet fra learningengineering.org
- Hydrauliske turbiner. Kraftmaskiner OJSC. Gjenopprettet fra power-m.ru/es/
- Pelton Wheel. Hartvigsen Hydro. Gjenopprettet fra h-hydro.com
- Bolinaga JJ Elemental Mechanics of Fluids. Andres Bello katolske universitet. Caracas, 2010. Bruksområder for hydrauliske maskiner. 298.
- Linsley RK, og Franzini JB Hydraulic Resources Engineering. CECSA. Hydraulisk maskineri. Kapittel 12. 399-402, 417.
- Wylie S. Mechanics of Fluids. McGraw Hill. Sjette utgave. Theory of Turbomachines. 531-532.